[發明專利]一種石墨烯生物電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201810064428.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN110071295B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 胡鈞;胡冬宜
• 申請（專利權）人: 胡鈞
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/16;B82Y30/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;馬鑫

1.一種石墨烯生物電池，其特征在于，由電池腔體、電池腔體蓋以及位于電池腔體內的陽極以及陰極組成；

其中，所述的電池腔體用于盛裝生物燃料，所述的電池腔體的底部設有排料口，用于排出舊料，所述的電池腔體的外部設有保溫層；

所述的電池腔體蓋與電池腔體上部連接，所述的電池腔體蓋上分別設有一至多個用于插入陽極以及陰極的孔，孔的上端覆蓋有銅合金蓋帽，所述銅合金蓋帽以可拆卸的方式與電池腔體蓋連接，所述銅合金蓋帽與電池腔體蓋通過固定裝置連接時可將用于插入陽極以及陰極的孔完全覆蓋，并與插入孔中的陽極和陰極連接，用于插入陽極的孔與用于插入陰極的孔平行排列于電池腔體蓋上，所述的電池腔體蓋上還設有一至兩個通氣孔，用于添加生物燃料、排出二氧化碳以及吸收氧氣；

所述的陽極由納米竹炭粉、三維石墨烯粉、蒙脫石、葡萄糖氧化酶和輔酶、磷酸緩沖液按照以下重量份組成：納米竹炭粉40～50重量份、三維石墨烯粉20～30重量份、蒙脫石10～20重量份、葡萄糖氧化酶和輔酶3～7重量份以及磷酸緩沖液2～3重量份，其中，葡萄糖氧化酶和輔酶的重量比為3:2；所述的陽極通過以下方法制備得到：將納米竹炭粉、三維石墨烯粉和蒙脫石按所述的重量份混合后加水充分攪拌，反復揉泥或用光滑的木錘錘打泥料，排除泥料里面的空氣，根據需要制成管狀、板狀或管板狀胚型，然后在窯內燒制成型，得到陽極腔管；按所述的重量份將葡萄糖氧化酶和輔酶加入磷酸緩沖液中，得到混合溶液，將燒制好的陽極腔管浸泡在該混合溶液里，使陽極腔管吸附5～10重量份的混合溶液，即得到陽極；

所述的陰極由納米竹炭粉、三維石墨烯粉、硅藻土、膽紅素氧化酶和磷酸緩沖液按照以下重量份組成：納米竹炭粉40～50重量份、三維石墨烯粉20～30重量份、硅藻土10～20重量份、膽紅素氧化酶5～7重量份以及磷酸緩沖液2～3重量份；所述的陰極通過以下方法制備得到：將納米竹炭粉、硅藻土、三維石墨烯粉按所述的重量份加水充分攪拌，反復揉泥或用光滑的木錘錘打泥料，排除泥料里面的空氣，根據需要制成管狀、板狀或管板狀胚型，然后在窯內燒制成型，得到陰極腔管；按所述的重量份將膽紅素氧化酶加入磷酸緩沖液中，得到混合溶液，燒制好陰極腔管浸泡在含有膽紅素氧化酶的磷酸緩沖液內，使陰極腔管吸附5～10重量份的混合溶液，即得到陰極；

所述的陽極腔管和陰極腔管的窯內燒制曲線如下所示：

所述的生物燃料為50％w/w的葡萄糖溶液。

2.如權利要求1所述的石墨烯生物電池，其特征在于，所述的電池腔體的外壁由植物塑料制成。

3.如權利要求2所述的石墨烯生物電池，其特征在于，所述的植物塑料為聚乳酸。

4.如權利要求1所述的石墨烯生物電池，其特征在于，所述的保溫層由智能保溫系統控制，所述的保溫層從里到外依次包括冷卻以及加熱模塊、玻璃棉以及金屬或碳纖維材料層，通過控制冷卻以及加熱模塊的溫度使電池腔體內溫度保持恒定。

5.如權利要求1所述的石墨烯生物電池，其特征在于，所述的保溫層使電池腔體內溫度保持在10℃-60℃之間。